件；制件壁厚可变化，刚度、强度较大，工作可靠 工艺性好，废品率低，便于实
冲压一焊接
现机械化、自动化；制件重量轻，强度高
材料利用率高，工作量减少，
扩张成形
重量轻
材料利用率高，节能省材、降耗，加工工序少，加工效率高，
液压胀形
易实现机械化、自动化；制件壁厚分布合理，强度、刚度高，重量轻 易控制，工序复杂；制件汽车重量大
工序多，费材耗能，不能制成复杂截面的制件；制件难以调整，焊接质量要求高
制件纵向开缝端口处存在横向起皱拉伤，强度低
目前在汽车行业中占主导地位，适用范围广
轻型、中型载重汽车
少
在一定时期内占主导地位
加工效率高；制件密封性能好，裂纹，翻边宽度不均匀，侧面易-
成形机理尚不清楚，工艺不成熟，处于研制和试生产阶段
轻型、中型载重汽车
新技术，市场前汽车景看好
1.3 组合式桥壳
组合式桥壳（如图6所示）又称为支架式桥壳，它是将主减速器壳作为桥壳中间部分(铸件)，而在其两端压入无缝钢管，再用销钉或塞焊予以固定而成。组合式桥壳同样具有可分式桥壳所具有的轴承座支承刚度好的优点，同时由于其后端有可拆装的后盖，主减速器及差速器均由后盖孔处装入，因此使拆装、调整主减速器及差速器比可分式桥壳方便。与整体式桥壳相比较，由于组合式桥壳的铸件尺寸较小，因此桥壳质量较小，但它还不具备像整体式桥壳那样可将主减速器及差速器总成调整好后再装人桥壳的优点，而需要边安装边调整。另外，组合式桥壳对加工精度要求较高，整个桥壳的刚度与整体式的相比也差。通常它主要用于微型汽车、轿车及轻型以下的载货汽车。有的中型汽车也采用了这种桥壳但在结构上做了一定改进。如主动锥齿轮另有单独的轴承座支承其前、后轴承，在它们预先组装起来后再由桥壳前孔装入。使得主动锥齿轮的拆装、调整更方便，而且多一个直接支承在桥壳上的导向轴承。但由于组合式桥壳的整体刚度较差，调整也不如整体式桥壳，故一般不推荐在中型以上的载货汽车上采用。有的汽车采用多由于布置上的需要，例如前驱动桥的位置受到发动机油底壳、减振器及转向器的限制而只得采用尺寸紧凑、易于布置的组合式桥壳。
综合上述论述以及中重型商用汽车驱动桥壳的应用现状，本文将只讨论铸造桥壳和冲压-焊接式整体桥壳。
2． 中重型商用车桥壳的行业发展现状
2.1 重型商用车市场分析
随着入世和中国运输结构变化、消费水平的提高，国内市场对中重型车产品需求向多层次、多品种方向发展。根据市场需求预测，见图7，未来市场对中重型载货车的需求稳步上升，到2005 年将达到31 万辆，2010 年达到40 万辆。在总量需求中，重型车的需求增量较大，2005 年将占总需求的60%；2010 年将占总需求的70%。中型车需求量逐年递减且需求趋于稳定，需求量将长时间维持在总量的30%左右。未来5~10 年，中型车比重大幅度下降；7~10 吨车将逐步替代目前的中型车而成为未来市场的主导产品；10 吨以上重型车将随着国家的基础建设投资力度增加和公路运网的逐年完善而在未来几年内有较大幅度的增长。特别是高速公路的飞速发展，为大吨位、大功率载货车提供了得天独厚的有利条件；我国集装箱运输业的高速发展，也为大吨位、大功率载货车提供了广阔的用武之地。进入1999年后，重型载货汽车高速增长，特别是2000 年、2001 年（上半年）其增长率分别达
135
66.64%、86.32%，远远高于汽车行业增长率14%。
2005 年的销售20万辆，每年增长率预测为17%（如图8所示）。在未来的几年内，重型车和大型客车将进入高速增长时期，车桥的需求量也将随之剧增。重型车中一汽和二汽仍以生产准重型车为主，今后，其将加大大吨位16T和30T 重型车的开发。
45403530 25 20 1510 5 0
60504030205141352410151952010重型中型121250
291478-10T10-12T12-16T>16T 16.3198.32000200528100200520102015
图7中重型卡车市场预测 图8重型货车各吨位未来发展趋势
2.2 中重型商用车桥壳的主要生产工艺与产品
表2和表3分别给出了中重型商用车桥壳的主要生产工艺与产品，可见在中重型商用车应用领域中，铸造和冲压-焊接桥壳仍然是主力。
表2 中重型商用车桥壳的主要生产工艺
车桥企业 一汽底盘 山汽改 青特众力 东风车桥 襄樊车桥 重汽 川汽 陕汽 北方奔驰 安凯车桥
ABS - - - - √ - - √ -
自动调整臂
- - - - √ - - √ -
气囊悬架
- - - - √ - - √ √ √
轮边减速
- - - - - √ √ √ √ √
壳体焊接
- CO2 焊 CO2 焊
- CO2 焊 CO2 焊
- 埋弧焊单头 CO2 焊 埋弧焊
轴头焊接
- CO2 焊 CO2 焊
- CO2 焊 CO2 焊
- 真空电子束焊 CO2 焊 真空电子束焊
轴头加工
- 校正 校正 - 校正 校正 - 斜切入磨削 斜切入磨削 双头余切入磨削
检测手段
- 超声波检测 超声波检测
- 超声波检测 超声波检测
- 超声波检测 三座标仪 超声波检测 三座标仪 超声波检测
表3 中重型商用车桥壳的主要产品
车桥企业 一汽底盘 山汽改 青特众力 东风车桥 襄樊车桥
主供厂家 一汽 一汽 一汽 二汽 二汽
与主机厂关系 一汽全资 一汽控股 青特全资 二汽控股 二汽控股
备注 铸造桥 铸造桥、冲焊桥 铸造桥与冲焊桥1:2 铸造桥，冲焊桥在建
冲焊桥
136
重汽 川汽 陕汽 北方奔驰 安凯车桥
重汽 川汽
陕汽（供重汽、川汽桥壳）
北方奔驰 北汽福田，川汽
重汽全资 川汽全资 陕汽全资 北方奔驰全资
独资
铸造桥、冲焊桥(少) 铸造桥、冲焊桥(少)
冲焊桥 冲焊桥 冲焊桥
3． 冲压-焊接桥壳与铸造桥壳的分析与比较
3. 1 桥壳材质的分析与比较
后桥壳的用材历来是钢与铸铁的竞争热点。若选择用钢，还可分为冲压焊接桥壳(这已是钢的优势选择)，锻造焊接桥壳和铸钢桥壳。若选择铸铁，用材还可分为可锻铸铁和球墨铸铁， 后者已占铸铁中的优势。
(1) 冲压焊接桥壳
冲压焊接桥壳以中厚钢板为原料， 通过冲．拉延工艺，冲出上下两个半壳。因为零件大，钢板厚， 需用很大吨位的机械压床或油压机。有的工厂投资有限，不可能冷压成形，只能采取热压成形，钢板加热时有可能引起表面脱碳，不利于桥壳的疲劳强度。
冲压焊接桥壳在制造过程中，上下两个半壳通过焊接形成空腔件。实际生产中，由于上下两个半壳冲件在前后瑟琶孔两侧，不能吻合，所以需要另加4块三角形连接板。此外， 在前瑟琶孔处要焊上一个大法兰盘， 后瑟琶孔处要焊上一个冲压件后盖， 左右两侧支各需焊上一个法兰盘，桥壳左右两侧上面各需焊上钢板弹簧垫板。因此实际上这个冲压焊接后桥壳是由12个钢板零件拼焊而成的一个合件。在采用同等厚度的钢板冲压零件时， 必然会带来拉延部分的减薄。因此冲压件各部位厚度是不同的。桥壳服役时，各部位的应力也是不同的。采用本工艺无法按零件各部位应力大小分配冲件截面的厚度， 一般需要保证薄断面有足够的安全系数，若不够，只好增大原材料厚度。桥壳材质可采用例如σb为520 MPa的低合金高强度钢板，但一般来说，钢板强度越高，成形越困难，冲件开裂比例上升。
(2)铸造桥壳
采用铸造工艺的优势在于， 第一可采用集成方式将(1)中所述12个零件中除后盖外都统一成为一个整体铸件， 大大减少了零件数和不必将各零件组合成一体， 因此节省了工序； 第二桥壳各部位的截面厚度根据应力载荷可比较自由地作适当安排， 因此只要设计得当，铸造桥壳一般不比冲压．焊接桥壳重。
从材质方面考虑，尽管钢板可以选择强度较高的钢号，但球墨铸铁的强度也不低，何况其密度仅为钢的90％ 。铸铁桥壳材质早期采用可锻铸铁，其σb约为350 MPa， 如一汽1956 年起生产的解放牌CA10型载货车便采用KT350-10 牌号。本型汽车曾长期是国家的主要车型，以坚固耐用著称。1969年建设二汽(现称东风汽车公司)时，首创用铁素体球墨铸铁代替可锻铸铁制造这个底盘铸件中最大最重的桥壳， 其用意既在充分利用我国富产的稀土-镁资源和供应相对充裕的生铁来替代当时生产可锻铸铁的紧缺资源-废钢， 又可以大大减少热处理能耗。同时从性能上考虑， 铁素体球铁σb很容易达到420 MPa的要求，而可锻铸铁 则只能勉强达到350 MPa的要求。球铁比可锻铸铁的强度提高了20% 。二汽EQ140型5t载货车的名义载重比一汽CA10型4t载货车提高了1 t，但桥壳并不增厚增重，其经济效益是十分明显的。二汽底盘大、中铸件都可能实现用球铁材质，据此建设了国内最大的球铁专业厂- 铸
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造二厂， 其铸件年产量最多时达70，000t。该厂后来不满足于球铁件仍需短时间退火工艺， 而试验开发了后桥壳等一批铸态直接使用的铸件，不仅取消了退火工序、节省了巨量热处理能耗， 还避免了退火变形，并因此可相应减小铸件尺寸和加工余量。此外，球铁的铸态应用，实际提高了σb值，使零件有更大的强度储备，使东风牌汽车具有较大的超载潜力。
当一汽将其中型载货车也改型为5t车后，发现原可锻铸铁桥壳在汽车运行中， 特别是超载时，有一些出现了断裂。鉴于二汽的成功经验，一汽也改造可锻铸铁分厂，也成为球铁分厂，一汽开发了多孔塞脱硫工艺，利用原来的热风冲天炉，也能改产优质球铁件。
国外曾经强调另两种钢质桥壳。20世纪60年代我国曾引进法国贝利埃重型汽车生产技术，采用了水玻璃砂型和电弧炉炼钢技术，据此制造了四川红岩牌重型汽车。 但1980 年考察法国里昂考察雷诺工业车辆公司的重型车生产基地时，却意外地发现法国原厂已放弃了铸钢后桥壳的生产，改为球墨铸铁件了。德国两家最大的重型车生产厂奔驰和MAN， 为了加强后桥壳承载能力，曾联合开发了钢质锻造后桥壳，采用模锻技术锻出上下半壳，再用电子束焊技术将上下半壳焊成了个空腔桥壳， 并曾写成论文发表，引起全世界及我国汽车界广泛关注。但1987年考察MAN重型汽车装配线时，也是意外地发现该厂曾大事宣传的锻钢桥壳，在多品种生产线上几十台各类型重型车中，竟没有发现其踪影，各型号重型汽车全部是采用球铁后桥壳。
国内许多汽车厂家相继引进了一些重型车型．其后桥壳大多为钢板冲压焊接而成。但冲压焊接式桥壳采用冲压成型的方法，存在材料成形困难．有的还需增加退火工艺，能耗高，工序多，制造工艺复杂，生产成本高。汽车在崎岖的路面上颠簸行驶，受到交变负荷的作用，桥壳焊接处易出现脱焊开裂问题，疲劳性能差，超载易变形，主减速器齿轮正常啮合受影响，噪声大，减少了驱动桥总成的使用寿命。2001年，二汽在进行13t级重型车后桥壳的开发工作中，毅然抛弃了原有的冲压焊接式桥壳，而采用了球铁整体式铸造桥壳。可见，在实践中，球铁铸造后桥壳具有强大的生命力，在铸造桥壳的竞争中取得了优势地位。 3. 2冲压-焊接桥壳与铸造桥壳的承载能力对比
铸造桥壳通常采用牌号为QT450-10的球墨铸铁或铸钢ZG270-500 铸造, 球铁材料的屈服强度≥310 MPa; 铸钢的屈服强度≥270 MPa( 主要是保证焊接性)；冲焊桥壳一般采用16MnL热轧钢板, 抗拉强度≥510 MPa, 屈服强度≥345 MPa。重型车冲焊桥壳因钢板厚, 焊缝处需铣坡口保证熔合深度, 尽管如此焊缝也不易完全焊透。分析表明, 冲焊桥壳易开裂, 通常不是因为钢板本身强度不够, 而是钢板焊缝质量难保证易出现未焊透、咬边等缺陷导致应力集中而使强度下降, 特别是三角板、轴头和后盖焊缝区最容易开裂。一些引进的重型车13 t 级冲焊桥, 因不能适应国内的装载量和道路状况, 经常出现开裂现象, 现已纷纷将钢板厚度由14mm改为16 mm, 并且局部结构加强。铸造桥壳能方便地做得较厚, 所以实际使用中铸造桥壳的承载能力要更高一些, 但自重也重一些。
桥壳越重, 壁厚越厚, 铸造工艺就越适宜。开发铸造桥壳市场, 重点应该针对13 t 级及其以上的重型桥, 特别是使用条件恶劣、超载较严重的自卸车和工程用车。冲焊桥壳在轻型车上占绝对优势, 板厚一般只有6-8 mm, 压床吨位小, 材料成形性好, 可以冷冲,焊接方便, 自重更轻。
3. 3冲压-焊接桥壳和铸造桥壳的综合比较
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